Guide du débutant : bases de l'observabilité de Kubernetes

Dans l'environnement de développement logiciel complexe d'aujourd'hui, il est crucial de garantir le bon fonctionnement de vos applications. L'observabilité est un aspect clé de la gestion de l'infrastructure, aidant les équipes de développement et d'exploitation à mieux comprendre les performances et l'état des systèmes, à détecter et à résoudre efficacement les problèmes et, à terme, à offrir une meilleure expérience utilisateur.

Kubernetes est un moteur d'orchestration de conteneurs open source utilisé pour automatiser le déploiement, la mise à l'échelle et la gestion d'applications conteneurisées. À mesure que Kubernetes gagne en popularité, il devient essentiel de comprendre comment surveiller et observer ces clusters.

Dans cet article, nous présenterons le concept d'observabilité et ses trois piliers principaux : les métriques, les logs et les traces. Nous explorerons les capacités d'observabilité intégrées aux K8 et présenterons certains outils externes populaires qui améliorent l'expérience d'observabilité de Kubernetes, tels que Grafana, Prometheus, Loki et GrafanaTempo.

Concept d'observabilité

L'observabilité fait référence à la capacité de comprendre l'état interne du système via une sortie externe. L'observabilité est cruciale pour surveiller et gérer des systèmes distribués complexes tels que les K8. Dans ce chapitre, nous présentons les trois piliers de l'observabilité : les métriques, la journalisation et le traçage, ainsi que l'importance de l'agrégation et de la corrélation des signaux pour vous aider à mieux comprendre votre système.

Metrics

Les métriques sont des données quantitatives qui représentent les performances du système, telles que le temps de réponse, l'utilisation du processeur ou la consommation de mémoire. Ils aident à identifier les tendances, les anomalies et les goulots d’étranglement potentiels. Les mesures sont généralement collectées régulièrement et peuvent être visualisées à l'aide de graphiques ou de diagrammes pour faciliter l'analyse.

Log

Log est un enregistrement texte des événements et des erreurs qui se produisent dans le système. Ils fournissent des informations précieuses sur le comportement du système, permettant au personnel de développement et d'exploitation d'identifier et de déboguer les problèmes. Les journaux peuvent être générés par des applications, des services ou des composants d'infrastructure. En règle générale, ces journaux sont stockés et regroupés à des fins d'analyse.

Tracking

Le suivi enregistre le chemin détaillé d'une seule demande à travers divers services et composants du système . Le traçage permet aux développeurs de comprendre les interactions entre les composants, d'identifier les problèmes de performances et d'optimiser les dépendances des services.

Agréger et corréler les signaux

Dans un environnement Kubernetes, en agrégeant et corrélant efficacement les signaux provenant de plusieurs signaux à partir de sources, y compris les métriques, les journaux et les traces, sont essentiels au diagnostic et à la résolution des problèmes. En regroupant ces signaux et en les normalisant, vous pouvez créer une vue complète de votre système et identifier rapidement les problèmes ou erreurs de performances. Par exemple, la corrélation des entrées de journal avec des pics dans des métriques spécifiques peut aider à déterminer la cause première des problèmes de performances. De même, la combinaison du traçage avec des métriques et des journaux vous permet d'analyser les flux de demandes dans le contexte des performances et des erreurs du système. Une agrégation et une corrélation efficaces des signaux sont essentielles pour prendre des décisions éclairées lors du diagnostic et de la résolution des problèmes dans un environnement Kubernetes.

Observabilité intégrée de Kubernetes

Kubernetes fournit des fonctionnalités intégrées de surveillance et d'observabilité pour aider les utilisateurs à comprendre les performances des clusters et des applications. État. Dans cette section, nous explorerons les outils et ressources intégrés fournis par Kubernetes qui peuvent être utilisés pour collecter des métriques, des journaux et des événements.

Outils de surveillance intégrés de Kubernetes

1. kube-state-metrics : ce service écoute le serveur API Kubernetes et génère des métriques sur l'état de divers objets Kubernetes tels que les déploiements, les pods et les nœuds. Ces métriques reflètent des informations sur la santé et l'état global du cluster
2. cAdvisor : Container Advisor est un projet open source qui collecte des données d'utilisation des ressources et de performances pour les conteneurs exécutés dans un nœud. Il est intégré au kubelet par défaut et fournit des mesures importantes sur l'utilisation du processeur, de la mémoire, du réseau et du système de fichiers du conteneur.
3. Metrics Server : agrégateur de données sur l'utilisation des ressources à l'échelle du cluster. Metrics Server collecte les données des kubelets et les expose via l'API Kubernetes, vous permettant de surveiller l'utilisation des ressources à l'échelle du cluster, de mettre automatiquement à l'échelle les applications et de définir des limites de ressources.

Événements et journaux Kubernetes

Kubernetes génère des événements pour enregistrer les changements importants dans le cluster, tels que la création ou la suppression de pods et les erreurs qui se produisent dans le système. Ces événements sont accessibles à l'aide de commandes ou de l'API Kubernetes. De plus, les journaux générés par les applications conteneurisées, les composants système et les kubelets sont accessibles à l'aide de la commande kubectl logs ou en accédant directement aux fichiers journaux sur le nœud.

Tableau de bord Kubernetes

Le tableau de bord Kubernetes est une interface utilisateur Web qui fournit un aperçu de l'état du cluster, vous permettant d'afficher et de gérer les ressources, de surveiller les performances et de résoudre les problèmes. Le tableau de bord affiche les mesures clés, les journaux et les événements liés au cluster et constitue un outil important pour obtenir des informations sur votre environnement Kubernetes.

En tirant parti de ces fonctionnalités d'observabilité intégrées, vous pouvez avoir une compréhension de base des performances et de la santé du cluster Kubernetes. Cependant, pour des capacités de surveillance, de visualisation et d’analyse plus avancées, envisagez également d’utiliser des outils d’observabilité externes.

Outils d'observabilité pour Kubernetes

En plus des fonctions d'observabilité intégrées, il existe plusieurs outils externes qui peuvent vous aider à améliorer votre surveillance et votre analyse de l'environnement Kubernetes. Dans cette section, nous présenterons brièvement des outils populaires tels que Prometheus, Grafana, Loki et Grafana Tempo, en nous concentrant sur leurs principales fonctionnalités et avantages.

Prometheus

Prometheus est une puissante boîte à outils open source de surveillance et d'alerte conçue pour la fiabilité et l'évolutivité. Il utilise un modèle pull pour collecter les métriques des clusters et des applications Kubernetes. Grâce à son puissant langage de requête, PromQL, vous pouvez analyser les métriques et créer des alertes personnalisées pour vous informer d'éventuels problèmes.

Grafana

Grafana est une plateforme de visualisation et d'analyse open source largement utilisée qui vous aide à créer des tableaux de bord interactifs et personnalisables pour surveiller votre environnement Kubernetes. Il s'intègre parfaitement à Prometheus, Loki et Grafana Tempo pour fournir une interface unifiée pour visualiser les métriques, les journaux et les traces provenant de diverses sources de données.

Loki

Développé par Grafana Labs, Loki est un système d'agrégation de journaux et de requêtes optimisé pour Kubernetes. Il indexe et stocke les journaux en fonction de métadonnées telles que des balises, ce qui le rend efficace et rentable. Avec LogQL, le langage de requête de Lokide, vous pouvez rechercher et analyser les journaux d'une manière similaire à Prometheus, en corrélant les données des journaux avec les données métriques pour obtenir de meilleures informations.

Grafana Tempo

Grafana Labs présente également Tempo, un système de traçage distribué évolutif et de grande capacité conçu pour la simplicité et la facilité d'utilisation. Il peut être intégré à Grafana et peut être utilisé pour visualiser et analyser les données de trace afin de vous aider à identifier et à optimiser les problèmes de performances dans votre architecture de microservices.

Ces outils, lorsqu'ils sont utilisés ensemble, créent une puissante pile d'observabilité qui vous aide à mieux surveiller, analyser et résoudre les problèmes dans votre environnement Kubernetes. Bien que nous n'ayons fourni qu'un bref aperçu des capacités de chaque outil, des articles détaillés couvrant la configuration et l'architecture de ces outils vous aideront à mieux comprendre chaque solution et à les mettre en œuvre efficacement dans vos projets.

Implémentation de l'observabilité dans Kubernetes : une pile technologique complète et considérations pour les développeurs

En combinaison avec les outils évoqués précédemment, vous pouvez créer une pile d'observabilité complète pour votre environnement Kubernetes. En intégrant Prometheus, Grafana, Loki et Grafana Tempo, vous pouvez surveiller, analyser et résoudre efficacement les problèmes de métriques, de journaux et de traçage.

Un aspect important de l'observabilité est que les développeurs doivent exposer des métriques significatives, générer des journaux clairement structurés et intégrer des solutions de traçage lors de la conception et de la mise en œuvre d'applications. Les développeurs doivent prêter attention aux éléments suivants :

1. Métriques exposées : Assurez-vous que l'application expose des métriques pertinentes et exploitables qui doivent être compatibles avec des outils de surveillance comme Prometheus. Les bibliothèques et frameworks populaires incluent souvent une prise en charge intégrée de l'exposition aux métriques.
2. Journalisation clairement structurée : Implémentez une journalisation clairement structurée dans votre application, en suivant les meilleures pratiques et conventions. Cela vous permettra d'analyser et de corréler plus facilement les journaux à l'aide d'outils comme Loki.
3. Intégrez-vous aux solutions de traçage : Intégrez une bibliothèque ou un framework de traçage dans votre application pour permettre le traçage des demandes et l'analyse des performances de bout en bout à l'aide d'outils tels que Grafana Tempo.

Les avantages de l'utilisation d'une pile d'observabilité complète dans un environnement Kubernetes incluent :

1. Fournit une plate-forme unifiée de métriques, de journaux et de traces pour une vue complète des performances et de l'état du système.
2. Améliorez la détection, le diagnostic et la résolution des problèmes pour améliorer l'expérience utilisateur et réduire les temps d'arrêt.
3. Promouvoir une collaboration renforcée entre les équipes de développement et d'exploitation pour parvenir à une meilleure compréhension et à une responsabilité partagée de la performance du système.

Dans l'ensemble, en mettant en œuvre une pile d'observabilité complète et en tirant parti du rôle que jouent les développeurs dans la création d'applications observables, vous serez mieux en mesure de surveiller, d'analyser et d'optimiser les performances des systèmes dans votre environnement Kubernetes. Cela contribuera à garantir la stabilité à long terme de l’application et à fournir aux utilisateurs des réponses rapides et cohérentes.

Résumé

Dans ce guide du débutant, nous avons exploré les concepts de base de l'observabilité et ses trois piliers principaux : les métriques, les journaux et le traçage. Nous avons également discuté des capacités d'observabilité intégrées disponibles dans Kubernetes et introduit une puissante combinaison d'outils externes, notamment Prometheus, Grafana, Loki et GrafanaTempo, qui forment ensemble une pile d'observabilité complète pour les environnements Kubernetes.

Comprendre et mettre en œuvre l'observabilité est essentiel pour maintenir les performances, la disponibilité et la fiabilité des applications sur Kubernetes. En tirant parti des outils intégrés et externes, vous pouvez surveiller l’état du système, détecter et résoudre les problèmes de manière proactive et optimiser votre infrastructure pour une meilleure expérience utilisateur.

À mesure que vous continuez à approfondir l'observabilité de Kubernetes, n'oubliez pas d'explorer la configuration et l'architecture de chaque outil plus en détail et de l'adapter aux exigences spécifiques de votre projet afin d'être pleinement préparé à relever les défis logiciels en constante évolution d'aujourd'hui en matière de surveillance. et la gestion de systèmes distribués complexes dans des environnements de développement.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!